(57)【要約】【課題】  ワークＷがリブネジ等の長尺物であっても、外径切削、ネジ切り切削、逃溝切削等の一連の切削加工が１台の装置で容易に行えるようにする。【解決手段】  バイトＢが固定された径加工用主軸２９を回転させることにより該バイトＢを固定されたワークＷの回りで回転させ、その際にバイトＢを該ワークＷに当接させることにより当該ワークＷを切削する。このとき、径加工用主軸２９に固着されると共にバイトＢが固定されて、バイトＢの突出量が変えられるように当該バイトＢの位置を変えるバイトホルダー３１と、径加工用主軸２９の周囲に設けられた固定板３０に固着されて、径加工用主軸２９と共に回転するバイトホルダー３１と回転する毎に当接・離脱を繰返して、当接した際にバイトホルダー３１を駆動してバイトＢの突出量を変えるバイト押出装置３２とを設ける。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸にバイトを固定して、当該主軸を回転させることにより前記バイトの突出量に応じてワークを切削する長尺物加工装置において、
前記主軸に固着され、かつ、前記バイトが固定されると共に、当該バイトの突出量が変えられるようにする突出量調整機構を備えたバイトホルダーと、
前記主軸の周囲に設けられた固定板に固着されて、前記主軸と共に回転する前記バイトホルダーが回転する毎に当接・離脱を行い、当接した際に前記バイトホルダーの前記突出量調整機構を駆動して前記バイトの突出量を変えるバイト押出装置とを設けたことを特徴とする長尺物加工装置。
【請求項２】
前記バイト押出装置は、前記バイトの突出量を大きくする際に飛出す突出ピンと、当該バイトの突出量を小さくする際に飛出す引込ピンとを有し、
前記バイトホルダーは、前記主軸に固着される胴体固定部と、該胴体固定部に摺動可能に嵌合して前記バイトが固定される胴体稼動部と、前記突出ピン又は前記引込ピンと当接して、その当接力で回転するダイヤルと、前記胴体固定部に回動自在に支持されると共に前記胴体稼動部に螺合し、かつ、前記ダイヤルに連結されて、該ダイヤルの回転量に応じて前記胴体稼動部を駆動して前記バイトの突出量を変える駆動ボルトとを有することを特徴とする請求項１記載の長尺物加工装置。
【請求項３】
前記バイトの突出量や当該バイトのワーク長手方向の移動量が指定できる入力手段と、
前記バイトの突出量や移動量を検出する検出手段と、
前記入力手段から入力された前記突出量や移動量が、前記検出手段で検出された突出量や移動量と一致するように、前記バイト押出装置を制御する判断制御手段とを備えることを特徴とする請求項１又は２記載の長尺物加工装置。
【請求項４】
主軸にバイトを固定して、当該主軸を回転させることにより前記バイトの突出量に応じてワークを切削する長尺物加工方法において、
前記バイトの突出量を変える突出量調整機構を備えたバイトホルダーを前記主軸に固着すると共に、前記主軸の周囲に設けられた固定板に指令に応じて前記バイトホルダーに当接・離脱するバイト押出装置を設け、
前記主軸と共に回転する前記バイトホルダーが回転に伴って前記バイト押出装置に当接した際に前記バイトホルダーの前記突出量調整機構を駆動して前記バイトの突出量を変えることを特徴とする長尺物加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービン発電機において用いられるリブネジ等の長尺物の被加工部材（ワーク）の切削加工に用いる長尺物加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービン発電機等においては、図６に示すような長尺物のリブネジ１００が用いられている。なお、図６（ａ）は側面図であり、図６（ｂ）は端部の拡大斜視図である。
【０００３】
このようなリブネジ１００は、直径が５０ｍｍ程度であるが、全長は３ｍ以上の長尺物で、胴体部１０１の端部にはネジ切りされたネジ部１０２、逃溝１０３等が形成された構成となっている。
【０００４】
また、ネジ部１０２の端面１０４は、端面処理されて平面に形成されると共に、エッジ部１０５は面取りされている。
【０００５】
一般に、かかるネジ部、逃溝、面取り等の切削加工には旋盤が用いられ、ワークを回転させて当該ワークにバイトを当接させて切削加工している。
【０００６】
しかし、リブネジ１００のようにワークが長尺物の場合には、このワークを回転させると芯振れを起して適正に切削加工が行えない問題がある。
【０００７】
そこで、このような長尺物の切削加工用に例えばリブネジ加工機が提案されている。このリブネジ加工機は、主軸に取付けたバイトがワークの回りを回転する構成で、主軸をワークの長手方向に動かすことにより外径切削やネジ切り切削が可能となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述したリブネジ加工機は、バイトの突出量が調整できないため、逃溝１０３や端面１０４等の段差を有する形状の切削加工と外径切削とを１台で行うことができない問題があった。
【０００９】
即ち、上述したリブネジ加工機では、リブネジ１００の径方向へのバイトの突出量が調整できないため、当該径方向にバイトを突出すことが必要な逃溝１０３や端面１０４等の切削が行なえず、他の加工手段を用いる必要があった。
【００１０】
そこで、本発明は、ワークがリブネジ等の長尺物であっても、外径切削、ネジ切り切削、逃溝切削、端面切削等の一連の切削加工が１台の装置で容易、かつ、高精度に行えるようにした長尺物加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、主軸にバイトを固定して、当該主軸を回転させることによりバイトの突出量に応じてワークを切削する長尺物加工装置において、主軸に固着され、かつ、バイトが固定されると共に、当該バイトの突出量が変えられるようにする突出量調整機構を備えたバイトホルダーと、主軸の周囲に設けられた固定板に固着されて、主軸と共に回転するバイトホルダーが回転する毎に当接・離脱を行い、当接した際にバイトホルダーの突出量調整機構を駆動してバイトの突出量を変えるバイト押出装置とを設けて、ワークがリブネジ等の長尺物であっても、外径切削、ネジ切り切削、逃溝切削、端面切削等の一連の切削加工が１台の装置で容易、かつ、高精度に行えるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２にかかる発明は、バイト押出装置は、バイトの突出量を大きくする際に飛出す突出ピンと、当該バイトの突出量を小さくする際に飛出す引込ピンとを有し、バイトホルダーは、主軸に固着される胴体固定部と、該胴体固定部に摺動可能に嵌合してバイトが固定される胴体稼動部と、突出ピン又は引込ピンと当接して、その当接力で回転するダイヤルと、胴体固定部に回動自在に支持されると共に胴体稼動部に螺合し、かつ、ダイヤルに連結されて、該ダイヤルの回転量に応じて胴体稼動部を駆動してバイトの突出量を変える駆動ボルトとを有して、簡単な構成で、ワークがリブネジ等の長尺物であっても、外径切削、ネジ切り切削、逃溝切削、端面切削等の一連の切削加工が１台の装置で容易、かつ、高精度に行えるようにしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３にかかる発明は、バイトの突出量や当該バイトのワーク長手方向の移動量が指定できる入力手段と、バイトの突出量や移動量を検出する検出手段と、入力手段から入力された突出量や移動量が、検出手段で検出された突出量や移動量と一致するように、バイト押出装置を制御する判断制御手段とを備えて、ワークがリブネジ等の長尺物であっても、外径切削、ネジ切り切削、逃溝切削、端面切削等の一連の切削加工が１台の装置で容易、かつ、高精度に行えるようにしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４にかかる発明は、主軸にバイトを固定して、当該主軸を回転させることにより前記バイトの突出量に応じてワークを切削する長尺物加工方法において、前記バイトの突出量を変える突出量調整機構を備えたバイトホルダーを前記主軸に固着すると共に、前記主軸の周囲に設けられた固定板に指令に応じて前記バイトホルダーに当接・離脱するバイト押出装置を設け、前記主軸と共に回転する前記バイトホルダーが回転に伴って前記バイト押出装置に当接した際に前記バイトホルダーの前記突出量調整機構を駆動して前記バイトの突出量を変えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、主軸に固着され、かつ、バイトが固定されると共に、当該バイトの突出量が変えられるようにする突出量調整機構を備えたバイトホルダーと、主軸の周囲に設けられた固定板に固着されて、主軸と共に回転するバイトホルダーが回転する毎に当接・離脱を行い、当接した際にバイトホルダーの突出量調整機構を駆動してバイトの突出量を変えるバイト押出装置とを設けたので、ワークがリブネジ等の長尺物であっても、外径切削、ネジ切り切削、逃溝切削、端面切削等の一連の切削加工が１台の装置で容易に行え、かつ、高精度の加工を行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図１は本発明にかかる長尺物加工装置１０の概略構成を示す図である。
【００１７】
当該長尺物加工装置１０は、基台１１、バイトが取付けられて切削を行う切削ユニット１２、切削するワークＷを保持するワーク固定部１３、基台１１と切削ユニット１２との間に設けられて、基台１１に対して切削ユニット１２を２軸方向に移動可能にするＸＹステージ１４、これらを制御する制御装置１８等を有している。
【００１８】
なお、説明の都合上、図１に示すようにワークＷの長手方向をＸ軸、当該ワークＷの径方向をＹ軸とし、これらＸ軸、Ｙ軸はＸＹステージ１４のＸ軸とＹ軸とに一致しているものとして説明する。
【００１９】
このＸＹステージ１４は、Ｘ軸方向に摺動するＸ軸スライダ１５と、Ｙ軸方向に摺動するＹ軸スライダ１６とを有し、Ｘ軸スライダ１５のベッド１５ａは基台１１に固定され、このベッド１５ａにＸ軸摺動部１５ｂが摺動するようになっている。
【００２０】
また、Ｘ軸摺動部１５ｂには、Ｙ軸スライダ１６のベッドをなす溝１６ａが形成されて、Ｙ軸摺動部１６ｂ（切削ユニット１２の下端に形成された凸部分）がこの溝１６ａに沿って摺動するようになっている。
【００２１】
なお、このＸＹステージ１４は、図示しない電動駆動機構を有し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に独立して動くことが可能になっている。
【００２２】
ワーク固定部１３は、長尺物のワークＷが撓んだりしないように支える複数の固定台１９、切削加工中に当該ワークＷが回転したり位置ズレしたりしないように強固にチャッキングするチャッキング台２０、該チャッキング台２０に設けられてワークＷの位置を微調整することにより当該ワークＷの芯出を行う芯出治具２１等を有している。
【００２３】
切削ユニット１２は、バイトを径方向（Ｙ軸方向）に突出すことができるように構成された径加工用主軸部２５、主にネジ切加工に用いられるネジ加工用主軸部２６を有している。
【００２４】
図２及び図３は、径加工用主軸部２５の構成を説明するための図で、当該径加工用主軸部２５はワークＷが挿通できるように内部にワーク挿通穴２８が形成されたパイプ状の径加工用主軸２９、該径加工用主軸２９が挿通するように設けられて切削ユニット１２の筐体等に固定された固定板３０、径加工用主軸２９に取付けられると共にバイトＢが取付可能に設けられたバイトホルダー３１、固定板３０の斜め上方位置に取付けられてバイトホルダー３１と当接することによりバイトＢの突出量を調整させるバイト押出装置３２を主要構成としている。
【００２５】
そして、バイトホルダー３１は、バイトＢが固定される胴体稼動部３３、径加工用主軸２９の端筒面に固着されると共に、胴体稼動部３３が摺動可能に嵌合する胴体固定部３４、該胴体固定部３４に回転自在に支持されると共に、胴体稼動部３３と螺合する駆動ボルト３５、該駆動ボルト３５の頂部に固着された歯車状のダイヤル３６等を有して、これらにより突出量調整機構が構成されている。
【００２６】
なお、バイトホルダー３１は、ホルダ固定具４３により径加工用主軸２９にネジ止めして固定される。このとき複数のバイトＢで切削加工が行えるように、当該ホルダ固定具４３は複数設けられている。
【００２７】
一方、バイト押出装置３２は、制御装置１８からの信号に基づき飛出し、引込む２本のピンを有し、一方のピンはバイトＢを突出す際に用いられる突出ピン３７であり、他方のピンはバイトＢを引込む際に用いられる引込ピン３８である。
【００２８】
図４は、突出ピン３７及び引込ピン３８とダイヤル３６との関係を示す図で、同図でダイヤル３６は紙面の裏面から表面、表面から裏面方向に回転しているものとする。
【００２９】
また、突出ピン３７、引込ピン３８のうち斜線が付されているピンは、飛出した状態を示し、斜線が付されていないピンは引込まれた状態を示すものとする。従って、図４（ａ）は突出ピン３７及び引込ピン３８が引込まれた状態、図４（ｂ）は突出ピン３７が飛出した状態、引込ピン３８が引込まれた状態、図４（ｃ）は突出ピン３７が引込まれた状態、引込ピン３８が飛出した状態を示している。
【００３０】
突出ピン３７及び引込ピン３８が飛出した状態になると、径加工用主軸２９に伴い回転してきたダイヤル３６と当接して、当該ダイヤル３６を回転させた後離脱する。
【００３１】
図４に示されるように、突出ピン３７と引込ピン３８とはダイヤル３６の回転軸（駆動ボルト３５の軸）に対して対向した位置に設けられているので、これらのピンがダイヤル３６に当接した際には、当該ダイヤル３６の回転方向が逆となる。図４（ｂ）では、時計回りの方向にダイヤル３６が回転し、図４（ｃ）では反時計回りの方向にダイヤル３６が回転している。
【００３２】
そして、ダイヤル３６が回転すると駆動ボルト３５も回転するので、回転量に応じた量だけ胴体稼動部３３が胴体固定部３４に対して進退し、これにより胴体稼動部３３に固着されたバイトＢの突出量、引込量の調整が行えるようになっている。
【００３３】
次に、このような構成の長尺物加工装置１０の動作を、図５に示すネジ部Ｐや逃溝Ｓを有するリブネジＲを切削加工する場合を例に説明する。
【００３４】
工程Ａ：切削前の準備
先ず、ワークＷを複数の固定台１９に載置し固定する。なお、図１においては固定台１９を２台設けた場合を示しているが、その台数はワークＷの長さに応じて適宜追加することができることは言うまでもない。
【００３５】
そして、ワークＷを径加工用主軸２９のワーク挿通穴２８に設けられているセンターピン４０に宛い、芯出治具２１を調整して芯出しを行う。
【００３６】
芯出しが完了すると、チャッキング台２０により強固にチャッキングして切削中にワークＷが位置ずれや回転したりしないように固定する。
【００３７】
次に、バイトＢを胴体稼動部３３にネジ止めして固定し、径加工用主軸２９を回転させる。
【００３８】
工程Ｂ：外径加工（ネジ切り部分の外径加工）
このような準備が完了すると、バイトＢを所望する外径位置まで突出す。このときのバイトＢの突出しは、制御装置１８の操作盤１８ａから突出しを指定することにより行われ、当該制御装置１８は突出しが指示されている間は、突出ピン３７を飛出させる。
【００３９】
これにより、ダイヤル３６が回転して、その回転量に応じた量だけバイトＢが突出される。
【００４０】
このようにして、バイトＢが所望する位置に達すると、バイトＢの突出指示を停止し、切削ユニット１２をＸ軸方向に駆動して、当該Ｘ軸方向の切削を開始する。
【００４１】
そして、切削ユニット１２の移動量が所望量に達すると、当該Ｘ軸方向の移動を停止し、バイトＢの引込指示を行って、バイトＢを引込む。
【００４２】
以上により、外径加工が終了する。このような加工には、荒仕上切削・仕上切削があり、これらは適宜行うことができる。
【００４３】
なお、バイトＢの突出しを複数回に分けて行うことも可能である。例えば、２回に分けてバイトＢの突出しを行う時は、一回目の突出しを行い、切削ユニット１２をＸ軸方向に駆動して所望する長さまで切削する。その後、２回目の突出しを行い、切削ユニット１２を前回と反対方向に駆動する。
【００４４】
このように突出しを複数回に分けて行うことにより、径方向の加工量が大きい場合でも容易に切削できるようになる。
【００４５】
特に、図２及び図５では、ワークＷの中心とネジ部Ｐの中心とが偏芯するように切削加工を行う場合を示しているが、このような場合には切削量が周方向で変化するため、ワークＷに逃が発生しやすくなり高精度な切削加工が困難となる。そこで、このような場合には、突出量を複数回に分けて徐々に外径加工を行うことにより大きな逃げが発生しないようにして切削加工を行うことが好ましい。
【００４６】
工程Ｃ：面取加工
次に、端面の面取加工を行う。面取加工を行うには、バイトＢが端面位置に位置するように切削ユニット１２を移動させ、その後バイトＢの突出しを行う。
【００４７】
これによりバイトＢは、端面又は端面コーナに当接して、端面の切削や端面コーナの面取りが行われる。そして、バイトＢの引込を行う。
【００４８】
工程Ｄ：ネジ切加工
ネジ部Ｐのネジ切りはネジ加工用主軸部２６を用いて行うため、ワークＷに当接しているセンターピン４０を外し、切削ユニット１２をＹ軸方向に移動させ、その後当該ネジ加工用主軸部２６の図示しないセンターピンを当接させて回転振れ等を規制する。
【００４９】
そして、ネジ切り用のバイトＢをワークＷに当接させ、ネジ加工用主軸２６を回転させながら切削ユニット１２をＹ軸方向に移動させる。これによりネジ切加工が行われる。
【００５０】
工程Ｅ：逃溝加工
逃溝Ｓの加工は、外径加工と同様の手順で行われる。このため、径加工用主軸２９で加工が行えるように切削ユニット１２を移動させる等の準備を行い、バイトＢの突出しを指示する。
【００５１】
所望する突出量に達すると、バイトＢの突出指示を停止し、切削ユニット１２をＹ軸方向に移動させて溝幅を形成し、その後バイトＢの引込指示を行う。
【００５２】
工程Ｆ：端面加工
逃溝Ｓ等の段差部分におけるコーナの面取加工を行う手順は、先に説明した端面の面取り加工と同様の手順で行う。
【００５３】
以上のようにしてネジ部Ｐや逃溝Ｓを有するリブネジＲが完成する。
【００５４】
このように、１台の長尺物加工装置１０により長尺物の外径切削、ネジ溝切削、逃溝切削、端面切削等の一連の切削加工が連続して行えるようになり利便性が向上する。
【００５５】
次に、本発明の第２の実施の形態を頭を参照して説明する。なお、第１の実施の形態と同一構成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。
【００５６】
先の、実施の形態においては、バイトＢの突出しや切削ユニット１２の移動等は、作業者から指示が継続する間は連続して行われ、所望する位置にバイトＢが達したことを作業者が判断して、これらを停止させる場合を説明した。
【００５７】
また、バイトＢの突出しから切削ユニット１２の移動のタイミング等も作業者が指示する構成となっていた。
【００５８】
これに対し本実施の形態では、これらの作業を自動化することにより、容易に、かつ、高精度に切削加工が行えるようにしたものである。
【００５９】
このため制御装置１８には、突出量、移動量が入力できるように入力手段をなす操作盤１８ａが設けられ（図１参照）、またダイヤル３６の回転量を検出する突出センサ４２がバイト押出装置３２に設けられ（図２，図３参照）、切削ユニット１２の移動量を検出する図示しないユニットセンサが設けられ、突出センサ４２及びユニットセンサが検出手段を構成している。さらに、入力手段から入力された突出量、移動量と検出手段で検出された突出量、移動量とが一致するか否かを判断し、一致するまでバイト押出装置３２を制御する図示しない判断制御手段が設けられている。
【００６０】
なお、図４に示すように、ダイヤル３６は１０個の歯が形成されて全周が１０等分されているので（無論、この分割数は任意である）、ダイヤル３６が１／１０回転すると駆動ボルト３５は１／１０ピッチ進み、この駆動ボルト３５が１／１０ピッチ進むとバイトＢは当該１／１０ピッチに相当する量だけ突出又は引込まれる。
【００６１】
従って、ダイヤル３６の回転数をＮとし、ネジピッチをＫ、実際の突出量をＬ１とすると、Ｎ＝Ｌ１／Ｐが成立つので、突出量Ｌ１はＬ１＝Ｎ＊Ｐで与えられる。
【００６２】
駆動ボルト３５のネジピッチＫは既知であるので、突出センサ４２によりダイヤル３６の回転数Ｎを検出することにより、バイトＢの突出量Ｌ１を知ることができるようになる。
【００６３】
そこで、この突出量Ｌ１と指示された突出量とが一致するまでバイトＢの突出を行えばよい。
【００６４】
なお、突出センサ４２でダイヤル３６の回転量を検出する際に、突出ピン３７や引込ピン３８とダイヤル３６との当接回数を検出するようにしてもよい。
【００６５】
これは、突出ピン３７や引込ピン３８とダイヤル３６とが１回当接することによるダイヤル３６の回転量は、装置のパラメータとして既知であるので、その当接回数からダイヤル３６の回転数を知ることが可能になるためである。
【００６６】
操作盤１８ａから入力された突出量が、計測された突出量Ｌ１に等しくなったことを検出すると、バイトＢの突出しを停止し、切削ユニット１２の移動を開始する。
【００６７】
切削ユニット１２の移動量は、ユニットセンサを設けて、その計測量が操作盤１８ａから入力された値に一致するまで当該切削ユニット１２の移動を継続する。
【００６８】
そして、計測した移動量が操作盤１８ａから入力された移動量に一致すると、切削ユニット１２の移動を停止し、バイトＢの引込を行う。
【００６９】
以上により、ワークがリブネジ等の長尺物であっても、外径切削、ネジ切り切削、逃溝切削、端面切削等の一連の切削加工が１台の長尺物加工装置により容易、かつ、高精度で容易に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る長尺物加工装置の概略構成を示す図である。
【図２】径加工用主軸部の構成を示す正面図である。
【図３】径加工用主軸部の構成を示す側面図である。
【図４】突出ピン及び引込ピンとダイヤルとの当接関係を示す図である。
【図５】本発明に係る長尺物加工装置を用いてリブネジを切削加工する際の工程図である。
【図６】従来の技術の説明に適用されるリブネジの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０  長尺物加工装置
１２  切削ユニット
１８  制御装置
１８ａ  操作盤
２５  径加工用主軸部
２６  ネジ加工用主軸部
２８  ワーク挿通穴
２９  径加工用主軸
３０  固定板
３１  バイトホルダー
３２  バイト押出装置
３３  胴体稼動部
３４  胴体固定部
３５  駆動ボルト
３６  ダイヤル
３７  突出ピン
３８  引込ピン
４２  突出センサ
Ｒ  リブネジ
Ｂ  バイト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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